海洋石油钻井平台立式管汇液压系统设计
液压系统是海洋石油开采常用装备之一，具有多功能和全自动的特点。本论文主要阐述了海洋石油立式管汇的作用、采油树的液压控制系统和液压站的安装方式。立式管汇主要是用来控制井涌和实施控制油气井压力；采油树是用于钻采石油的必要设备，面向海洋立式管汇开展液压系统自动控制设计对石油工业的发展具有十分重要的意义。 本次先设计了液压元件，再根据液压元件的功能设计出了采油树的液压控制系统原理图，该液压系统主要是用来控制采油树的平板阀和节流阀。然后再设计管道、齿轮泵、电机、油箱及其它的零部件，通过这些安装成一个完整的液压站。本次设计的液压站与传统的液压站不同，最大的区别是运用了一整块铁板来进行液压元件及管道的安装，这样就使得成本降低，而且还便于工作人员的装卸。关键词 立式管汇，采油树，液压系统，液压站目 录
1 绪论.............................................................. 1
1.1海洋钻井液压系统的现状....................................... 1
1.2 未来的发展趋势.................................................2
1.3研究的对象和方法...............................................2
1.4液压系统的组成...............................................4
2 液压系统的初步设计................................................4
2.1 确定供油方式................................................4
2.2 保压回路的设计.............................................4
2.3液压系统原理图的总体设计....................................5
3 液压缸设计........... *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
................................................4
2.2 保压回路的设计.............................................4
2.3液压系统原理图的总体设计....................................5
3 液压缸设计....................................................5
3.1 缸筒........................................................ 5
3.2 活塞尺寸设计................................................8
3.3 活塞杆.......................................................8
3.4 油口......................................................11
4液压元件的选择...............................................11
4.1确定齿轮泵规格和驱动电机功率....................................11
4.2阀类元件及辅助元件的选择....................................14
4.3管道尺寸设计...........................................18
4.4管道壁厚的计算...........................................20
5液压站的总体设计....................................21
5.1液压油箱有效容积的确定..........................................21
5.2液压油箱的尺寸设计...........................................22
5.3液压站的布置.............................................23
结论................................................................25
致谢............................................................26
参考文献................................................27
1绪论
海洋油气开发装备是直接关系到海洋石油资源开发、影响国家能源稳定和经济安全的战略产业之一[1]。海洋采油工程的装备已是造船业利润的新增长点,并成为主要海洋国家的相争目标。世界上主要的海洋国家,例如美国、英国、法国、日本、韩国、加拿大、澳大利亚等等,相继制定了“国家海洋发展战略”的方针, 并且提出了“海洋是能源之源、立国之本”、“保证了海洋的可持续发展”等政策。因此，向深海中采油,即向深水域发展海洋石油钻井采油装备,是将来较长时间发展的必然趋势。
因此，许多的海洋采油技术和装备就得不断的更新及完善，特别是由于潮汐、海浪、台风、盐雾、湿热等恶劣环境因素的影响，作业安全和设备可靠性的苛刻要求，以及要在钻井平台狭小有限的空间内实现各项采油的作业功能装备的集成，采油就更加需要一个完善的装备。同时，要对油气井的压力、流量进行控制，防止井涌和井喷的发生，那么海洋石油钻井管汇液压系统在整个钻井作业过程中就起到了非常重要的作用。
1.1海洋钻井液压系统的现状
（1）为了更好的开发海洋油气装备产业，每个国家都设计出了不同的采油管汇液压系统，主要有
①海洋立管管汇：主要用于连接立管及地面高压管线，安装在钻台面上，能够满足各种海上钻井工艺。立式管管汇主要由节流管汇、压井管汇、固井管汇等组成。节流管汇是控制井涌、实施控制油气井压力的必要设备[2]。此外，在实施关井时，可用节流管汇泄压来实现软关井。当井内压力升高到一定极限时，通过它来放喷以保护井口。压井：强行注落重泥浆；防止燃烧起火：强行注清水；协助灭火：强行注灭火剂。控制固井泵排出的水泥输送到井口，完成固井作业。
②DSJ300-1海洋钻井节流压井管汇：它在结构上采用倒L形，可以减少阀门的操作、维修和维护；阀门采用比系统更高一级的额定工作压力，为平台在不同海域、不同方位和不同深水作业时系统升级提供了便利；阀门和四通、管线采用螺栓连接，提高了设备的互换性；阀门与钢质垫环的密封槽采用堆焊不锈钢工艺，使设备具有抗腐蚀的能力。在实际钻井过程中，利用节流压井管汇成功进行了一次井控作业，保障了平台工作人员和设备的安全。
（2）考虑到深海石油钻井的困难、环境的污染、操作人员的安全等等海洋钻井平台立式管汇液压系统应该设计成全自动化。例如，微
1 绪论.............................................................. 1
1.1海洋钻井液压系统的现状....................................... 1
1.2 未来的发展趋势.................................................2
1.3研究的对象和方法...............................................2
1.4液压系统的组成...............................................4
2 液压系统的初步设计................................................4
2.1 确定供油方式................................................4
2.2 保压回路的设计.............................................4
2.3液压系统原理图的总体设计....................................5
3 液压缸设计........... *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
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2.2 保压回路的设计.............................................4
2.3液压系统原理图的总体设计....................................5
3 液压缸设计....................................................5
3.1 缸筒........................................................ 5
3.2 活塞尺寸设计................................................8
3.3 活塞杆.......................................................8
3.4 油口......................................................11
4液压元件的选择...............................................11
4.1确定齿轮泵规格和驱动电机功率....................................11
4.2阀类元件及辅助元件的选择....................................14
4.3管道尺寸设计...........................................18
4.4管道壁厚的计算...........................................20
5液压站的总体设计....................................21
5.1液压油箱有效容积的确定..........................................21
5.2液压油箱的尺寸设计...........................................22
5.3液压站的布置.............................................23
结论................................................................25
致谢............................................................26
参考文献................................................27
1绪论
海洋油气开发装备是直接关系到海洋石油资源开发、影响国家能源稳定和经济安全的战略产业之一[1]。海洋采油工程的装备已是造船业利润的新增长点,并成为主要海洋国家的相争目标。世界上主要的海洋国家,例如美国、英国、法国、日本、韩国、加拿大、澳大利亚等等,相继制定了“国家海洋发展战略”的方针, 并且提出了“海洋是能源之源、立国之本”、“保证了海洋的可持续发展”等政策。因此，向深海中采油,即向深水域发展海洋石油钻井采油装备,是将来较长时间发展的必然趋势。
因此，许多的海洋采油技术和装备就得不断的更新及完善，特别是由于潮汐、海浪、台风、盐雾、湿热等恶劣环境因素的影响，作业安全和设备可靠性的苛刻要求，以及要在钻井平台狭小有限的空间内实现各项采油的作业功能装备的集成，采油就更加需要一个完善的装备。同时，要对油气井的压力、流量进行控制，防止井涌和井喷的发生，那么海洋石油钻井管汇液压系统在整个钻井作业过程中就起到了非常重要的作用。
1.1海洋钻井液压系统的现状
（1）为了更好的开发海洋油气装备产业，每个国家都设计出了不同的采油管汇液压系统，主要有
①海洋立管管汇：主要用于连接立管及地面高压管线，安装在钻台面上，能够满足各种海上钻井工艺。立式管管汇主要由节流管汇、压井管汇、固井管汇等组成。节流管汇是控制井涌、实施控制油气井压力的必要设备[2]。此外，在实施关井时，可用节流管汇泄压来实现软关井。当井内压力升高到一定极限时，通过它来放喷以保护井口。压井：强行注落重泥浆；防止燃烧起火：强行注清水；协助灭火：强行注灭火剂。控制固井泵排出的水泥输送到井口，完成固井作业。
②DSJ300-1海洋钻井节流压井管汇：它在结构上采用倒L形，可以减少阀门的操作、维修和维护；阀门采用比系统更高一级的额定工作压力，为平台在不同海域、不同方位和不同深水作业时系统升级提供了便利；阀门和四通、管线采用螺栓连接，提高了设备的互换性；阀门与钢质垫环的密封槽采用堆焊不锈钢工艺，使设备具有抗腐蚀的能力。在实际钻井过程中，利用节流压井管汇成功进行了一次井控作业，保障了平台工作人员和设备的安全。
（2）考虑到深海石油钻井的困难、环境的污染、操作人员的安全等等海洋钻井平台立式管汇液压系统应该设计成全自动化。例如，微
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